Làm thế nào khả thi để sử dụng máy dò điện dung qua kính dày 5 mm với khoảng cách giữa PCB và kính?

Tôi đang nghiên cứu cho một dự án cần có một số loại phát hiện cảm ứng thông qua một bàn kính dày 5 mm.

Có thể sử dụng PCB với các mẫu thích hợp và bộ vi điều khiển mTouch / QTouch / capSense với nó ở một bên của kính và hy vọng nó có thể phát hiện cảm ứng ở phía bên kia của kính nếu có khe hở giữa PCB và kính? Tôi đang nghĩ đến việc có đèn LED SMD ở cạnh PCB gần với kính. Ý tưởng để lấp đầy khoảng trống cũng được chào đón.

Tôi đã thực hiện một số nghiên cứu về điều này và tôi đã thấy rằng một số người ở đây đã xoay sở để có các cảm biến không khe hở hoạt động qua kính, nhưng tôi không chắc nó sẽ hoạt động như thế nào với khoảng trống trong nó.

Hình ảnh bên dưới kích thước khoảng cách 0,5 mm được chọn hoạt động tốt để định hướng các trường viền qua lớp phủ kính 10 mm. Ở đây kích thước nút = độ dày kính thêm 5mm để đáp ứng tốt hơn. Bạn sẽ cần hỗ trợ cơ học cho kính và chắc chắn cần plexiglass hoặc tương đương với các rãnh trên nút trên kính. Vì vậy, độ dày tổng thể của 10 mm là thực tế, có thể hơn một chút.

Với các miếng đệm mica phù hợp giữa bảng và kính để lấp đầy khe hở không khí trên các nút, tôi nghĩ nó rất khả thi. nhưng không có điều đó sẽ rất rủi ro.

Không có khe hở với kính và Plexiglass lấp đầy trên mỗi rãnh ngón tay và theo dõi mặt đất trên 10 mm là có thể, nhưng với khe hở không khí có lẽ chỉ ~ 1mm là thực tế với bộ phận bảo vệ mặt đất xung quanh pad RF do khớp nối không khí với điện dung thấp.

Kính 8 mm tương đương với khe hở không khí 1mm và bạn cần khe hở không khí 5 mm cộng với kính, vì vậy hãy xem xét các miếng silicon để điền vào hình học, hỗ trợ kính và thu hẹp khoảng cách để miếng đệm ngón tay có thể đóng các miếng nhựa tụ điện RF bên dưới bề mặt. Miễn là điện dung khoảng cách lớn hơn khoảng cách ngón tay <1pF. BTW 1pF khoảng 10KΩ ở 24 MHz

Các mối nối bên trong dây vàng của SM có thể bị căng thẳng từ kính. Bạn có thể sử dụng kính hút thuốc hoặc Mặt nạ được sơn bằng silicon để lấp đầy khoảng trống trên các cảm biến dưới kính không? có thể làm việc tăng hằng số điện môi trên các miếng đệm và mang lại phần thưởng cho độ cứng cấu trúc và khuếch tán chỉ báo LED qua vị trí bàn di chuột hoặc để sử dụng làm chỉ báo phản hồi.

Suy nghĩ phụ cho vấn đề đó có lẽ bạn có thể sử dụng các cặp bộ phát hồng ngoại IR cho các điểm cảm ứng cho kính cảm ứng chỉ bằng cách chỉ gần cặp emitter.detector được đặt ở ngưỡng gần.

Bạn cũng có thể sử dụng miếng đệm plexiglass mở rộng hình dạng miếng đệm vào kính, cả hai đều có giá trị epsilon tương tự là 8 và sử dụng một chất dính mỏng ở phía thành phần và các miếng đệm tương tự xung quanh đèn LED để bảo vệ và kính mỏng khỏi bị căng.

Đây là từ một bảng tính Cypress

Thông số đầu vào Đơn vị giá trị

Lớp phủ Độ dày 2 mm Lớp phủ - Hằng số điện môi 2,8 farad / m Điện dung của vết trên mỗi inch 2 pF

Đường kính nút tối thiểu được đề xuất
(dựa trên tối thiểu 0,25pF Phản hồi ngón tay)
Điều kiện tiếng ồn - Thấp (0,05 pF Tiếng ồn) 7 mm Điều kiện tiếng ồn - Trung bình (0,075 pF Tiếng ồn) Điều kiện tiếng ồn 9 mm - Cao (Tiếng ồn 0,1 pF) 11 mm

Độ dài dấu vết tối đa
Điều kiện tiếng ồn - Thấp (0,05 pF Tiếng ồn) 400 mm Điều kiện tiếng ồn - Trung bình (0,075 pF Tiếng ồn) Điều kiện tiếng ồn 387 mm - Cao (Tiếng ồn 0,1 pF) 374 mm

Nút để giải phóng mặt bằng 2 mm

Cảm biến cảm ứng điện dung đo lường sự thay đổi trong điện dung. Điện dung cho một tụ điện bản song song xấp xỉ C = A / d.

Nếu một thiết bị có nắp hoạt động tốt với sự thay đổi điện dung 1 pf khi bề mặt trên của kính cách các miếng kim loại 1 mm, nó không thể nói lên sự khác biệt - và nó cũng sẽ hoạt động tốt - nếu bạn có thể điều chỉnh mọi thứ để chúng ta có được sự thay đổi điện dung 1 pf tương tự khi bề mặt trên cùng của kính cách xa 10 mm.

Một cách để làm điều đó là với quy mô đơn giản. Nếu bạn muốn khoảng cách kính + airgap (d) lớn gấp 64 lần so với trên bảng demo capsense, hãy sử dụng khoảng 64 lần diện tích (A) - làm cho các miếng kim loại rộng gấp 8 lần và cao gấp 8 lần, và thay vào đó sử dụng 1 đầu ngón tay, sử dụng toàn bộ bàn tay của bạn.

Bởi vì mỗi 1 mm của airgap tương đương với 5 mm độ dày kính bổ sung (độ thấm tương đối của kính gấp khoảng 5 lần so với không khí), hầu hết mọi người đều cố gắng ấn các tấm cảm giác trực tiếp vào kính mà không có bất kỳ lỗ hổng không khí. Một cách để làm điều đó là sử dụng lò xo kim loại để kết nối điện với kim loại ở mặt sau của miếng kính trên PCB. Kim loại của mùa xuân có thể là đủ. Một số người gắn các tấm kim loại vào lò xo và để lò xo ép các tấm vào kính. Người khác dán tấm dẫn điện trong suốt vào kính. (Xem phần 3.5.3 của "AN2869: Hướng dẫn thiết kế các ứng dụng cảm ứng chạm" , phần 4.3.2 của "AN0040: Thiết kế phần cứng cho cảm ứng điện dung" , các kiểu nguy hiểm:"Ghi chú ứng dụng: Sử dụng lò xo Philipp để tạo các phím cảm ứng" , phần 3.3.1 của "QTAN0079: Nút, thanh trượt và bánh xe: Hướng dẫn thiết kế cảm biến" , v.v.)